科学家发现了修补衰老细胞的方法

美国德州农工大学的研究人员找到了一种方法，通过为疲惫或受损的细胞提供新鲜的线粒体——这些为细胞生命提供能量的微小结构可以赋予它们新的活力。

团队利用特殊的“纳米花”增强干细胞，成功制造了额外的线粒体，并直接将其输送到正在发育不佳的细胞中，恢复了它们的能量和韧性。

通过提供新鲜线粒体恢复能量

德克萨斯农工大学的生物医学研究人员报告称，他们可能发现了减缓甚至逆转细胞能量生产损失的方法——这一可能性可能影响医学的许多领域。

Akhilesh K. Gaharwar博士和John Soukar博士与生物医学工程系同事合作，开发出一种将新线粒体输送到受损细胞的技术。这种方法将能量输出恢复到早期水平，并显著改善整体细胞健康。

线粒体衰退在衰老、心脏病和多种神经退行性疾病中起作用。一种增强身体自然替代磨损线粒体能力的方法，有潜力对抗所有这些疾病。

为什么线粒体失效会伤害细胞

随着年龄增长，或细胞因阿尔茨海默病等疾病或化疗药物等毒素暴露而受损，细胞逐渐失去产生能量的能力。这种下降与线粒体减少有关，线粒体是细胞内产生大部分能量的微小结构。无论是在大脑、心脏还是肌肉中，线粒体数量减少会导致细胞功能衰竭，无法完成其基本任务。

纳米花白色帮助健康细胞黄色将产生能量的粒体红色传递给邻近细胞

纳米花将干细胞转化为强效供体

这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究，使用了微观的花状颗粒——称为纳米花——与干细胞结合使用。当干细胞接触这些纳米花时，它们产生的线粒体数量大约是平时的两倍。一旦这些增强的干细胞被放置在受损或衰老的细胞附近，它们就会将多余的线粒体转移到正在努力的邻近细胞中。

接受细胞在接受新线粒体后恢复了能量产生和正常功能。即使后来暴露于化疗药物等有害物质，它们也变得更能抵抗细胞的死亡。

生物医学工程教授加哈瓦尔表示：“我们已经训练健康细胞与较弱的细胞共享备用细胞。通过增加供体细胞内的线粒体数量，可以帮助衰老或受损的细胞恢复活力——无需任何基因改造或药物。”

线粒体转移的多倍增强

细胞自然交换少量线粒体，但经过纳米花处理的干细胞，称为线粒体生物工厂，发射的线粒体数量是未处理细胞的两到四倍。

研究人员称，效率的提升远超预期，这就像给一个老旧的电子设备换了个新电池。他们不是把它们扔掉，而是把“充满电”的健康细胞插到病变的细胞里。

受体细胞（绿色）从健康供体细胞接收新的线粒体（红色）。图片来源：阿克莱什·K·加哈尔瓦尔博士

更持久的细胞疗法

确实存在其他增加细胞内线粒体数量的方法，但存在局限性。基于药物的方法依赖于细胞中快速清除的小分子，这需要频繁给药。纳米花是较大的纳米颗粒（直径约100纳米），因此它们在细胞内停留时间更长，并持续促进线粒体的产生。这表明基于该技术的治疗可能只需每月一次。

这是利用自身生物机制为衰老组织充电的早期但令人振奋的一步，如果能安全地增强这种天然的权力分享系统，未来有望减缓甚至逆转细胞的衰老。

纳米花的构成

纳米花由二硫化钼组成，这是一种无机材料，可以在极小尺度上形成多种不同的二维结构。只有包括加哈瓦尔实验室在内的少数研究团队在研究二硫化钼在生物医学上的应用。

扩展干细胞治疗的功效

干细胞长期以来一直是组织修复和再生研究的核心。用纳米花增强它们可以显著提升其疗效，并为治疗各种疾病开辟新可能。

全身应用潜力这种方法的一个主要优点是其灵活性。尽管该方法仍处于早期发展阶段，但最终有望应用于许多功能丧失的组织。

它可以把细胞放到病人的任何地方，所以对于心肌病，你可以直接治疗心脏细胞——把干细胞直接放在心脏或附近。比如，患有肌营养不良症的病人，可以直接注射到肌肉中。它在各种方案中都很有潜力。